[发明专利]一种高效率碳基钙钛矿太阳能电池的制备方法

说明书

本发明涉及一种高效率碳基钙钛矿太阳能电池的制备方法。一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：在底电极层上制备钙钛矿光敏层；在钙钛矿光敏层上涂布碳浆料，进行第一热处理，得到预组装的钙钛矿太阳能电池；以及将所述预组装的钙钛矿太阳能电池进行第二热处理，所述第二热处理的处理温度低于所述第一热处理，得到钙钛矿太阳能电池。

技术领域

本发明属于太阳能电池技术领域，特别涉及一种高效率碳基钙钛矿太阳能电池的制备方法。

背景技术

近年来，人类社会对于能源的需求量在不断增加，石油、煤等传统化石能源的消耗量高于新增探明储量，使得全球在能源利用上出现了危机感。化石能源快速消耗的同时，产生排放出来的废气也给环境造成了极大的污染。能源短缺和环境污染这两大问题已经严重阻碍到了人类社会与经济的发展，是当前全球各国关注的焦点。太阳能作为一种绿色能源，在解决能源短缺和环境污染问题方面越来越受到国内外研究者们的广泛关注与深入研究。

有机无机杂化钙钛矿材料已经成为光伏领域中最具有应用前景的材料之一。它具有 ABX₃晶型结构(通常为CH₃NH₃PbX₃或HC(NH₂)₂PbX₃)，由于其拥有消光系数高、载流子扩散长度长、能带可调、合成简易、成本低等独特优势，而受到人们的广泛关注。近十年来，钙钛矿太阳能电池研究迅猛发展，其光电转换效率已从最初的3.8％迅速提高到 23.3％，超过多晶硅太阳能电池。在钙钛矿太阳能电池商业化的过程中，碳基钙钛矿太阳能电池成为了研究者们的首选，它成本低廉，稳定性好。而碳基钙钛矿太阳能电池中碳电极和钙钛矿光敏层间往往接触不够好，两者间界面形貌不佳，导致碳基钙钛矿太阳能电池的效率相比金属电极钙钛矿太阳能电池的效率要低很多。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调控钙钛矿光敏层晶界缺陷以及钙钛矿光敏层和碳电极间界面形貌的物理方法，用于提高钙钛矿太阳能电池的性能。该方法工艺简单，可操作性强，成本低廉。

在此，本发明提供一种钙钛矿太阳能电池的制备方法，包括：

在底电极层上制备钙钛矿光敏层；

在钙钛矿光敏层上涂布碳浆料，进行第一热处理，得到预组装的钙钛矿太阳能电池；以及将所述预组装的钙钛矿太阳能电池进行第二热处理，所述第二热处理的处理温度低于所述第一热处理，得到钙钛矿太阳能电池。

本发明通过组装好介观型钙钛矿太阳能电池后，将电池放入一定温度的环境中热处理一段时间，可获得高效率的介观型碳基钙钛矿太阳能电池。本发明的方法能够在不需要引入其它材料，不改变电池结构，不增加复杂工艺等情况下，提升钙钛矿太阳能电池的效率；通过第二热处理可以让钙钛矿光敏层的晶界处发生重结晶，减小钙钛矿光敏层的缺陷，从而提高电池性能。

所述第二热处理的温度可为70℃以下，优选为30℃～70℃，更优选为30℃～ 60℃。

较佳地，所述第二热处理的时间为10～400小时。

较佳地，所述第一热处理的温度为90～120℃。

所述碳浆料可含有：碳材料、粘结剂和溶剂。

优选地，所述碳浆料含有10～40wt％碳材料、0.5～5wt％粘结剂和60～90wt％溶剂。

较佳地，所述碳材料为石墨和炭黑。

较佳地，所述粘结剂选自乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、聚乙二醇、聚氧乙烯中的至少一种。

较佳地，所述溶剂选自松油醇、氯苯、二乙二醇丁醚、二乙二醇丁醚醋酸酯、二甘醇乙醚醋酸酯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、丙二醇甲醚丙酸酯、异氟尔酮中的至少一种。